KR102624229B1 - Heat Exchanger Applied System for Re-liquefying Boil-Off Gas - Google Patents

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Abstract

저온의 증발가스를 냉매로 사용하여, 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨 후 감압시켜 재액화시키는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기가 개시된다.
상기 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기는, 고온유체와 저온유체의 열교환이 일어나는 다수개의 코어; 유체를 열교환기 내부로 유입시키는 유입파이프; 상기 다수개의 코어와 상기 유입파이프 사이에 설치되어, 상기 유입파이프를 통해 유입된 유체를 상기 다수개의 코어로 공급하는 헤더; 및 상기 유입파이프와 상기 헤더 사이에 설치되어, 상기 유입파이프를 통해 유입된 유체를 분산시키는 다중파이프;를 포함한다.Disclosed is a heat exchanger applied to a boil-off gas re-liquefaction system that uses low-temperature boil-off gas as a refrigerant, cools the compressed boil-off gas through heat exchange, and then depressurizes it to re-liquefy it.
The heat exchanger applied to the boil-off gas reliquefaction system includes a plurality of cores where heat exchange between high-temperature fluid and low-temperature fluid occurs; An inlet pipe that introduces fluid into the heat exchanger; A header installed between the plurality of cores and the inlet pipe to supply fluid flowing in through the inlet pipe to the plurality of cores; and a multi-pipe installed between the inlet pipe and the header to disperse the fluid flowing in through the inlet pipe.

Description

증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기{Heat Exchanger Applied System for Re-liquefying Boil-Off Gas}Heat exchanger applied system for Re-liquefying Boil-Off Gas}

본 발명은, 저장탱크 내부에서 발생한 증발가스 중 엔진에서 사용하고 남은 잉여 증발가스를, 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 재액화시키는 시스템에 적용되는 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger applied to a system that reliquefies surplus evaporative gas remaining after use in an engine among evaporative gas generated inside a storage tank using the evaporative gas itself as a refrigerant.

근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. Recently, the consumption of liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG) is rapidly increasing worldwide. Liquefied gas, which is made by liquefying gas at low temperature, has a much smaller volume than gas, so it has the advantage of increasing storage and transportation efficiency. In addition, liquefied gas, including liquefied natural gas, can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, so it can be viewed as an eco-friendly fuel with low emissions of air pollutants during combustion.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless and transparent liquid obtained by liquefying natural gas containing methane as a main component by cooling it to about -163°C, and has a volume of about 1/600 of that of natural gas. Therefore, when natural gas is liquefied and transported, it can be transported very efficiently.

그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -163 ℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.However, since the liquefaction temperature of natural gas is extremely low at -163°C at normal pressure, liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and easily evaporates. For this reason, the storage tank that stores liquefied natural gas is insulated, but since external heat is continuously transferred to the storage tank, liquefied natural gas is continuously naturally vaporized within the storage tank during the transportation of liquefied natural gas, producing boil-off gas (boil). -Off Gas, BOG) occurs.

증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료소비처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.Evaporation gas is a type of loss and is an important issue in transportation efficiency. In addition, if evaporation gas accumulates in the storage tank, the pressure inside the tank may increase excessively, and in severe cases, there is a risk of tank damage. Therefore, various methods are being studied to treat boil-off gas generated within the storage tank. Recently, for the treatment of boil-off gas, a method of re-liquefying the boil-off gas and returning it to the storage tank, using the boil-off gas as fuel for ship engines, etc. Methods such as using it as an energy source for consumers are being used.

증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 및 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다. 특히, 후자의 방법을 채용한 시스템을 부분 재액화 시스템(Partial Re-liquefaction System, PRS)이라고 한다.Methods for re-liquefying the boil-off gas include a method of re-liquefying the boil-off gas by heat-exchanging it with a refrigerant using a refrigeration cycle using a separate refrigerant, and a method of re-liquefying the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant. There is. In particular, the system employing the latter method is called the Partial Re-liquefaction System (PRS).

한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DFDE, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.Meanwhile, among engines generally used in ships, engines that can use natural gas as fuel include gas fuel engines such as DFDE, X-DF engines, and ME-GI engines.

DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.DFDE consists of a 4-stroke cycle and adopts the Otto Cycle, which injects natural gas with a relatively low pressure of about 6.5 bar into the combustion air inlet and compresses it as the piston rises.

X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 16 bar 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine is composed of two strokes, uses natural gas of about 16 bar as fuel, and adopts the Otto cycle.

ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.The ME-GI engine consists of two strokes and adopts the diesel cycle, which injects high-pressure natural gas around 300 bar directly into the combustion chamber near the top dead center of the piston.

도 1은 종래의 열교환기의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 화살표는 열교환기 내부에서의 유체의 흐름을 나타낸 것이며, 이하 동일하다.1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a conventional heat exchanger. The arrow shows the flow of fluid inside the heat exchanger, and the same applies hereinafter.

도 1을 참조하면, 증발가스 재액화 시스템에는, 저장탱크(T)에서 발생되는 증발가스를 재액화시킬 수 있는 용량을 확보하기 위해 다수개의 코어(30)를 포함하는 열교환기를 적용하며, 열교환기에 코어(30)를 추가하는 방식으로 열교환기가 처리할 수 있는 유체의 용량을 증가시키는 것이 일반적이다.Referring to FIG. 1, in the boil-off gas reliquefaction system, a heat exchanger including a plurality of cores 30 is applied to secure the capacity to reliquefy the boil-off gas generated in the storage tank (T), and the heat exchanger is It is common to increase the capacity of fluid that a heat exchanger can handle by adding a core 30.

종래의 열교환기에 의하면, 하나의 파이프로 이루어진 유입파이프(10)를 통해 유체가 헤더(20)로 유입된 후 코어(30)로 공급되었는데, 코어(30)의 개수가 증가하여도 유입파이프(10)의 형상은 큰 변화가 없었다.According to a conventional heat exchanger, fluid flows into the header 20 through the inlet pipe 10, which consists of a single pipe, and then is supplied to the core 30. Even if the number of cores 30 increases, the inlet pipe 10 ) There was no significant change in the shape.

하나의 파이프로 이루어진 유입파이프(10)를 통해 유체가 유입되게 되면, 유체가 유입되는 속력(즉, 유체의 압력) 때문에, 유입파이프(10)와 가까운 쪽에 위치하는 코어(30)로 많은 양의 유체가 유입되고, 유입파이프(10)와 먼 쪽에 위치하는 코어(30)로는 적은 양의 유체만이 유입되게 된다.When fluid flows in through the inlet pipe 10, which is made up of a single pipe, a large amount of fluid flows into the core 30 located close to the inlet pipe 10 due to the speed at which the fluid flows in (i.e., the pressure of the fluid). Fluid flows in, and only a small amount of fluid flows into the core 30 located on the far side from the inlet pipe 10.

즉, 종래의 열교환기에 의하면, 하나의 파이프로 이루어진 유입파이프(10)를 통해 유체를 헤더(20)로 유입시키므로, 유체가 다수개의 코어(30) 전체에 골고루 유입되지 못하는 현상이 발생하였다. 유체가 다수개의 코어(30) 전체에 골고루 유입되지 못하면, 코어(30) 내부에서 충분한 열교환이 발생하지 않으므로, 시스템의 전반적인 재액화 효율 및 재액화량이 감소하게 된다.That is, according to the conventional heat exchanger, the fluid is introduced into the header 20 through the inlet pipe 10 made of a single pipe, so a phenomenon occurs in which the fluid does not flow evenly throughout the plurality of cores 30. If the fluid does not flow evenly throughout the plurality of cores 30, sufficient heat exchange does not occur within the cores 30, and thus the overall re-liquefaction efficiency and re-liquefaction amount of the system are reduced.

도 2는 종래의 열교환기의 다른 실시예의 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 종래의 열교환기에 적용된 다공판(40)의 개략적인 평면도이다.Figure 2 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a conventional heat exchanger, and Figure 3 is a schematic plan view of the perforated plate 40 applied to the conventional heat exchanger shown in Figure 2.

도 2에 도시된 열교환기는, 도 1에 도시된 열교환기를 개량한 것으로, 헤더(20) 내부에 다공판(40)을 설치한 것이다(이하, '개량된 종래의 열교환기'라고 한다.). 다공판(40)은 다수개의 구멍이 형성된 얇은 판 부재이다.The heat exchanger shown in FIG. 2 is an improved version of the heat exchanger shown in FIG. 1, and a perforated plate 40 is installed inside the header 20 (hereinafter referred to as the 'improved conventional heat exchanger'). The porous plate 40 is a thin plate member with a plurality of holes formed therein.

도 2 및 도 3을 참조하면, 개량된 종래의 열교환기에 의하면, 유입파이프(10)를 통해 유입된 유체가 다공판(40)을 통과하면서 헤더(20) 내부에서 난류를 형성시키게 되고, 헤더(20) 구석까지 유체가 퍼지게 된다. 헤더(20) 구석까지 퍼진 유체는 다수개의 코어(30) 전체에 골고루 유입되므로, 시스템의 전반적인 재액화 효율 및 재액화량을 증가시킬 수 있다. Referring to Figures 2 and 3, according to the improved conventional heat exchanger, the fluid flowing in through the inlet pipe 10 passes through the perforated plate 40 to form turbulence inside the header 20, and the header ( 20) The fluid spreads to the corners. Since the fluid spread to the corners of the header 20 flows evenly throughout the plurality of cores 30, the overall re-liquefaction efficiency and re-liquefaction amount of the system can be increased.

그러나, 다공판(40)을 헤더(20)에 용접하는 것이 거의 불가능하고, 다공판(40)은 진동이나 열수축에 의한 변형에 취약하며, 고압의 유체가 다공판(40)을 통과하며 소음 문제가 발생할 수 있다.However, it is almost impossible to weld the porous plate 40 to the header 20, the porous plate 40 is vulnerable to deformation due to vibration or heat shrinkage, and there is a noise problem as high-pressure fluid passes through the porous plate 40. may occur.

본 발명은 다공판(40)을 설치하지 않고도 전반적인 재액화 효율 및 재액화량을 증가시킬 수 있는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a heat exchanger applied to a boil-off gas reliquefaction system that can increase the overall reliquefaction efficiency and reliquefaction amount without installing the perforated plate 40.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 저온의 증발가스를 냉매로 사용하여, 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨 후 감압시켜 재액화시키는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기에 있어서, 고온유체와 저온유체의 열교환이 일어나는 다수개의 코어; 유체를 열교환기 내부로 유입시키는 유입파이프; 상기 다수개의 코어와 상기 유입파이프 사이에 설치되어, 상기 유입파이프를 통해 유입된 유체를 상기 다수개의 코어로 공급하는 헤더; 및 상기 유입파이프와 상기 헤더 사이에 설치되어, 상기 유입파이프를 통해 유입된 유체를 분산시키는 다중파이프;를 포함하는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기가 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, in a heat exchanger applied to a boil-off gas reliquefaction system that uses low-temperature boil-off gas as a refrigerant, cools the compressed boil-off gas by heat exchange, and then re-liquefies it by reducing the pressure. , a plurality of cores where heat exchange between high-temperature fluid and low-temperature fluid occurs; An inlet pipe that introduces fluid into the heat exchanger; A header installed between the plurality of cores and the inlet pipe to supply fluid flowing in through the inlet pipe to the plurality of cores; and a multi-pipe installed between the inlet pipe and the header to disperse the fluid introduced through the inlet pipe. A heat exchanger applied to a boil-off gas reliquefaction system is provided, including a.

상기 다중파이프는 다수개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치될 수 있다.The multi-pipe may have a plurality of pipes arranged side by side on the same plane.

상기 다중파이프는, 다수개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치될 수 있고(이를 '제1 그룹'이라고 함.), 상기 동일 평면상에 나란히 배치된 다수개의 상기 제1 그룹은, 상기 제1 그룹 내에서 상기 다수개의 파이프가 배치된 방향과 수직 방향으로 나란히 배치되어, 상기 다중파이프에 포함되는 다수개의 파이프들은 직사각형 형태의 가상의 평면을 형성할 수 있다.The multi-pipe may include a plurality of pipes arranged side by side on the same plane (this is referred to as a 'first group'), and the plurality of first groups arranged side by side on the same plane are the first group. The plurality of pipes are arranged side by side in a direction perpendicular to the arrangement direction, so that the plurality of pipes included in the multiple pipes can form a virtual plane in a rectangular shape.

상기 다중파이프는, 다수개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치될 수 있고(이를 '제2 그룹'이라고 함.), 상기 동일 평면상에 나란히 배치된 다수개의 상기 제2 그룹은, 상기 제2 그룹 내에서 상기 다수개의 파이프가 배치된 방향과 수직이 아닌 방향으로 나란히 배치되어, 상기 다중파이프에 포함되는 다수개의 파이프들은 평행사변형 형태의 가상의 평면을 형성할 수 있다.The multi-pipe may include a plurality of pipes arranged side by side on the same plane (this is referred to as a 'second group'), and the plurality of second groups arranged side by side on the same plane are the second group. Since the plurality of pipes are arranged side by side in a direction other than perpendicular to the direction in which the plurality of pipes are arranged, the plurality of pipes included in the multiple pipes may form a virtual plane in the shape of a parallelogram.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 저온의 증발가스를 냉매로 사용하여, 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨 후 감압시켜 재액화시키는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기에 있어서, 유체를 다중파이프에 의해 분산시켜 다수개의 코어 전체에 유체를 골고루 유입시키는 것을 특징으로 하는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기가 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, in a heat exchanger applied to a boil-off gas reliquefaction system that uses low-temperature boil-off gas as a refrigerant, cools the compressed boil-off gas by heat exchange, and then reliquefies it by reducing the pressure. A heat exchanger applied to a boil-off gas reliquefaction system is provided, which is characterized in that the fluid is distributed through multiple pipes and the fluid is evenly introduced throughout the plurality of cores.

본 발명에 의하면, 다공판을 설치하지 않고도 열교환기로 유입되는 유체를 효과적으로 분산시켜, 전반적인 재액화 효율 및 재액화량을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, the overall re-liquefaction efficiency and re-liquefaction amount can be increased by effectively dispersing the fluid flowing into the heat exchanger without installing a perforated plate.

또한, 본 발명에 의하면, 제작하기 용이하면서도 진동이나 열수축에 의한 변형이나 소음 문제 등이 발생할 우려가 없다.In addition, according to the present invention, it is easy to manufacture and there is no risk of deformation or noise problems due to vibration or heat shrinkage.

도 1은 종래의 열교환기의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래의 열교환기의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 열교환기에 적용된 다공판의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 열교환기가 적용되는 증발가스 재액화 시스템의 개략적인 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 열교환기의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 열교환기에 적용되는 제1 다중파이프의 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 열교환기에 적용되는 제1 다중파이프의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 열교환기의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 열교환기에 적용되는 제2 다중파이프의 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 열교환기에 적용되는 제2 다중파이프의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 열교환기의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 제3 실시예에 따른 열교환기에 적용되는 제3 다중파이프의 단면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 제3 실시예에 따른 열교환기에 적용되는 제3 다중파이프의 평면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a conventional heat exchanger.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a conventional heat exchanger.
Figure 3 is a schematic plan view of a perforated plate applied to the conventional heat exchanger shown in Figure 2.
Figure 4 is a schematic flow diagram of a boil-off gas reliquefaction system to which the heat exchanger of the present invention is applied.
Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of a heat exchanger according to a first preferred embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a first multi-pipe applied to the heat exchanger according to the first embodiment shown in FIG. 5.
FIG. 7 is a plan view of a first multi-pipe applied to the heat exchanger according to the first embodiment shown in FIG. 5.
Figure 8 is a cross-sectional view schematically showing a part of a heat exchanger according to a second preferred embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a second multi-pipe applied to the heat exchanger according to the second embodiment shown in FIG. 8.
FIG. 10 is a plan view of a second multi-pipe applied to the heat exchanger according to the second embodiment shown in FIG. 8.
Figure 11 is a cross-sectional view schematically showing a part of a heat exchanger according to a third preferred embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a third multi-pipe applied to the heat exchanger according to the third embodiment shown in FIG. 11.
FIG. 13 is a plan view of a third multi-pipe applied to the heat exchanger according to the third embodiment shown in FIG. 11.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은, 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박 및 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박 등에 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The present invention can be applied to various applications, such as ships equipped with engines using natural gas as fuel and ships containing liquefied gas storage tanks. Additionally, the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

도 4는 본 발명의 열교환기가 적용되는 증발가스 재액화 시스템의 개략적인 흐름도이다.Figure 4 is a schematic flow diagram of a boil-off gas reliquefaction system to which the heat exchanger of the present invention is applied.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 열교환기(100), 압축기(200) 및 감압장치(300)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the boil-off gas reliquefaction system of this embodiment includes a heat exchanger 100, a compressor 200, and a pressure reducing device 300.

열교환기(100)는 저온의 증발가스를 냉매로 사용하여 압축기(200)에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨다. 열교환기(100)에서 냉매로 사용되는 저온의 증발가스는 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스일 수 있다.The heat exchanger 100 uses low-temperature boil-off gas as a refrigerant to cool the boil-off gas compressed by the compressor 200 by heat exchange. The low-temperature boil-off gas used as a refrigerant in the heat exchanger 100 may be the boil-off gas discharged from the storage tank (T).

또한, 저장탱크(T)에는 극저온의 액화가스가 저장되며, 본 발명은 특히, 액화천연가스(LNG)가 자연 기화되어 발생한 증발가스를 재액화시키는 시스템에 바람직하게 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, cryogenic liquefied gas is stored in the storage tank (T), and the present invention can be particularly preferably applied to a system that re-liquefies boil-off gas generated by natural vaporization of liquefied natural gas (LNG), but is not limited thereto. .

압축기(200)는 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스를 압축시키며, 압축기(200)에 의해 압축된 후 열교환기(100)에 의해 냉각된 유체는 감압장치(300)에 의해 감압되어 일부 또는 전부가 재액화된다.The compressor 200 compresses the boil-off gas used as a refrigerant in the heat exchanger 100, and the fluid cooled by the heat exchanger 100 after being compressed by the compressor 200 is decompressed by the decompression device 300. Some or all of it is reliquefied.

압축기(200)에 의해 압축된 증발가스는 제1 엔진(E1)의 연료로 사용되고, 제1 엔진(E1)에서 사용되지 않은 잉여 증발가스가 열교환기(100)로 보내져 재액화 과정을 거칠 수 있다. 또한, 제1 엔진(E1)은 선박의 추진용으로 사용되는 주엔진일 수 있으며, ME-GI 엔진일 수 있다.The boil-off gas compressed by the compressor 200 is used as fuel for the first engine (E1), and the excess boil-off gas not used in the first engine (E1) is sent to the heat exchanger 100 to undergo a re-liquefaction process. . Additionally, the first engine (E1) may be the main engine used for propulsion of the ship and may be a ME-GI engine.

압축기(200)는 다단압축기로 구성될 수 있고, 압축기(200)의 일부 압축 과정을 거친 증발가스의 일부는 제2 엔진(E2)으로 보내지고, 제2 엔진(E2)으로 보내지지 않은 나머지 증발가스는 압축기(200)의 모든 압축 과정을 거친 후 제1 엔진(E1) 및/또는 열교환기(100)로 보내질 수 있다. 제2 엔진(E2)의 발전용 엔진일 수 있으며, DF 엔진일 수 있다. 또한, 압축기(200)의 일부 압축 과정을 거친 증발가스의 일부 또는 전부를 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit, C)로 보낼 수 있다.The compressor 200 may be configured as a multi-stage compressor, and a portion of the evaporation gas that has undergone a partial compression process in the compressor 200 is sent to the second engine (E2), and the remaining gas that is not sent to the second engine (E2) is evaporated. The gas may be sent to the first engine (E1) and/or the heat exchanger (100) after going through all compression processes in the compressor (200). It may be a power generation engine of the second engine (E2) or a DF engine. In addition, part or all of the boil-off gas that has undergone a partial compression process in the compressor 200 can be sent to a gas combustion unit (GCU; Gas Combustion Unit, C).

본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 감압장치(300) 하류에 설치되어, 재액화된 액화가스와 기체 상태로 남아 있는 증발가스를 분리하는 기액분리기(400)를 더 포함할 수 있다.The boil-off gas re-liquefaction system of this embodiment may further include a gas-liquid separator 400 installed downstream of the pressure reducing device 300 to separate the re-liquefied liquefied gas from the boil-off gas remaining in a gaseous state.

기액분리기(400)에 의해 분리된 액화가스는 저장탱크(T)로 보내질 수 있고, 기액분리기(400)에 의해 분리된 증발가스는 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 합류되어 열교환기(100)의 냉매로 사용될 수 있다.The liquefied gas separated by the gas-liquid separator 400 can be sent to the storage tank (T), and the boil-off gas separated by the gas-liquid separator 400 joins the boil-off gas discharged from the storage tank (T) to the heat exchanger ( 100) can be used as a refrigerant.

본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 열교환기(100)에서 냉매로 사용될 증발가스(일례로, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스)를, 열교환기(100)를 우회시켜 바로 압축기(200)로 공급하는 우회라인(BL)을 더 포함할 수 있다.The boil-off gas re-liquefaction system of this embodiment bypasses the heat exchanger 100 to direct the boil-off gas (e.g., boil-off gas discharged from the storage tank T) to be used as a refrigerant in the heat exchanger 100 to the compressor 200. ) may further include a bypass line (BL) supplying to.

우회라인(BL)은 열교환기(100)의 유지 보수 시뿐만 아니라, 열교환기(100) 내부의 응축 또는 응고된 윤활유를 배출시키기 위한 용도로도 사용될 수 있다.The bypass line (BL) can be used not only for maintenance of the heat exchanger 100, but also for discharging condensed or solidified lubricant inside the heat exchanger 100.

도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 열교환기(100)의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 열교환기(100)에 적용되는 제1 다중파이프(51)의 단면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 열교환기(100)에 적용되는 제1 다중파이프(51)의 평면도이다.Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of the heat exchanger 100 according to the first preferred embodiment of the present invention, and Figure 6 is a sectional view applied to the heat exchanger 100 according to the first embodiment shown in Figure 5. 1 is a cross-sectional view of the multiple pipe 51, and FIG. 7 is a plan view of the first multiple pipe 51 applied to the heat exchanger 100 according to the first embodiment shown in FIG. 5.

또한, 도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 열교환기(100)의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 열교환기(100)에 적용되는 제2 다중파이프(52)의 단면도이며, 도 10은 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 열교환기(100)에 적용되는 제2 다중파이프(52)의 평면도이다.In addition, Figure 8 is a cross-sectional view schematically showing a part of the heat exchanger 100 according to the second preferred embodiment of the present invention, and Figure 9 is applied to the heat exchanger 100 according to the second embodiment shown in Figure 8. This is a cross-sectional view of the second multi-pipe 52, and FIG. 10 is a plan view of the second multi-pipe 52 applied to the heat exchanger 100 according to the second embodiment shown in FIG. 8.

도 11은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 열교환기(100)의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 12는 도 11에 도시된 제3 실시예에 따른 열교환기(100)에 적용되는 제3 다중파이프(53)의 단면도이며, 도 13은 도 11에 도시된 제3 실시예에 따른 열교환기(100)에 적용되는 제3 다중파이프(53)의 평면도이다.FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a part of the heat exchanger 100 according to the third preferred embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a sectional view applied to the heat exchanger 100 according to the third embodiment shown in FIG. 11. 3 is a cross-sectional view of the multiple pipes 53, and FIG. 13 is a plan view of the third multiple pipe 53 applied to the heat exchanger 100 according to the third embodiment shown in FIG. 11.

도 5 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 열교환기(100)는, 고온유체와 저온유체의 열교환이 일어나는 다수개의 코어(30)와, 유체를 열교환기(100) 내부로 유입시키는 유입파이프(10)와, 다수개의 코어(30)와 유입파이프(10) 사이에 설치되어, 유입파이프(10)를 통해 유입된 유체를 다수개의 코어(30)로 공급하는 헤더(20)와, 유입파이프(10)와 헤더(20) 사이에 설치되어, 유입파이프(10)를 통해 유입된 유체를 분산시키는 다중파이프(51, 52, 53)를 포함한다.Referring to FIGS. 5 to 13, the heat exchanger 100 of the present invention includes a plurality of cores 30 where heat exchange between high-temperature fluid and low-temperature fluid occurs, and an inflow pipe ( 10), a header 20 installed between the plurality of cores 30 and the inlet pipe 10 to supply the fluid flowing in through the inlet pipe 10 to the plurality of cores 30, and an inlet pipe ( 10) and the header 20, and includes multiple pipes 51, 52, and 53 that disperse the fluid introduced through the inlet pipe 10.

다중파이프(51, 52, 53)는 유입파이프(10)를 통해 유입된 유체가 흐르는 방향과 평행하게 배치되는 다수개의 파이프로 구성되어, 유입파이프(10)를 통해 유입된 유체가 다중파이프(51, 52, 53)를 통과하며, 다중파이프(51, 52, 53)를 구성하는 파이프 개수만큼의 흐름으로 분기될 수 있도록 한다. 또한, 다중파이프(51, 52, 53)를 구성하는 각 파이프에는 밸브(V)가 설치되어 유체의 유량 및 개폐를 조절한다.The multi-pipes (51, 52, 53) are composed of a plurality of pipes arranged parallel to the direction in which the fluid flowing in through the inlet pipe (10) flows, so that the fluid inflow through the inlet pipe (10) flows through the multi-pipe (51). , 52, and 53) and branch into flows equal to the number of pipes constituting the multiple pipes (51, 52, and 53). In addition, a valve (V) is installed in each pipe constituting the multiple pipes (51, 52, and 53) to control the flow rate and opening and closing of the fluid.

본 발명의 열교환기(100)에 의하면, 유입파이프(10)를 통해 유입된 유체가 다중파이프(51, 52, 53)를 통과하며 분산되므로, 다수개의 코어(30) 전체에 유체가 골고루 유입되며, 종래에 일부 코어(30)에 유체가 쏠리는 경우에 비해, 전반적인 재액화 효율 및 재액화량을 증가시킬 수 있다.According to the heat exchanger 100 of the present invention, the fluid flowing in through the inlet pipe 10 is dispersed while passing through the multiple pipes 51, 52, and 53, so the fluid flows evenly throughout the plurality of cores 30. , Compared to the conventional case where fluid is concentrated on some cores 30, the overall re-liquefaction efficiency and re-liquefaction amount can be increased.

본 발명의 열교환기(100)에 적용되는 다중파이프(51, 52, 53)의 실시예는 다음과 같다.Examples of the multiple pipes 51, 52, and 53 applied to the heat exchanger 100 of the present invention are as follows.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 열교환기(100)에 적용되는 제1 다중파이프(51)는, 다수개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치된다.Referring to Figures 5 to 7, the first multi-pipe 51 applied to the heat exchanger 100 of the present invention has a plurality of pipes arranged side by side on the same plane.

도 5 내지 도 7에는 4개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치된 형태의 제1 다중파이프(51)가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 다중파이프(51)는 필요에 따라 두 개 또는 세 개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치된 형태일 수 있으며, 다섯 개 이상의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치된 형태일 수 있다.5 to 7 show the first multi-pipe 51 in the form of four pipes arranged side by side on the same plane, but the present invention is not limited thereto, and the first multi-pipe 51 can be used as necessary. Accordingly, two or three pipes may be arranged side by side on the same plane, or five or more pipes may be arranged side by side on the same plane.

또한, 본 발명에서 제1 다중파이프(51)를 특징을 설명하고자 "동일 평면상"이라는 표현을 사용하였으나, 이는 제1 다중파이프(51)를 구성하는 다수개의 파이프가 통상의 기술자가 상식적인 수준에서 동일 평면상이라고 인식할 수 있는 정도를 의미하며, 다수개의 파이프가 엄밀하게 완벽히 동일 평면상에 존재하는 경우로 한정하는 것은 아니다. 이하, 동일하다.In addition, in the present invention, the expression "on the same plane" is used to describe the characteristics of the first multi-pipe 51, but this means that the plurality of pipes constituting the first multi-pipe 51 are at a level that is common sense to those skilled in the art. This refers to the degree to which it can be recognized as being on the same plane, and is not limited to cases where multiple pipes exist strictly and completely on the same plane. Hereinafter, the same applies.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 열교환기(100)에 적용되는 제2 다중파이프(52)는, 다수개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치되고(이를 '제1 그룹'이라고 명명하며, 도 10에서 부재번호 G1으로 표시하였다.), 동일 평면상에 나란히 배치된 다수개의 제1 그룹(G1)은, 제1 그룹(G1) 내에서 다수개의 파이프가 배치된 방향과 수직 방향으로 나란히 배치된다. 즉, 제2 다중파이프(52)에 포함되는 다수개의 파이프들이 형성하는 가상의 평면(도 10의 S1)은 직사각형 형태가 된다.Referring to Figures 8 to 10, the second multi-pipe 52 applied to the heat exchanger 100 of the present invention has a plurality of pipes arranged side by side on the same plane (this is referred to as the 'first group'). , indicated by member number G1 in Figure 10), the plurality of first groups (G1) arranged side by side on the same plane are aligned in a direction perpendicular to the direction in which the plurality of pipes are arranged within the first group (G1). It is placed. That is, the virtual plane (S1 in FIG. 10) formed by the plurality of pipes included in the second multi-pipe 52 has a rectangular shape.

도 8 내지 도 10에는, 두 개의 파이프가 제1 그룹(G1)을 형성하고, 제1 그룹(G1) 두 개가 나란히 배치된 것이 도시되어 있으나, 세 개 이상의 파이프가 제1 그룹(G1)을 형성할 수도 있고, 세 개 이상의 제1 그룹(G1)이 나란히 배치될 수도 있다.8 to 10, two pipes form the first group (G1), and two first groups (G1) are shown arranged side by side, but three or more pipes form the first group (G1). Alternatively, three or more first groups G1 may be arranged side by side.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 열교환기(100)에 적용되는 제3 다중파이프(53)는, 다수개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치되고(이를 '제2 그룹'이라고 명명하며, 도 13에서 부재번호 G2로 표시하였다.), 동일 평면상에 나란히 배치된 다수개의 제2 그룹(G2)은, 제2 다중파이프(52)와는 달리, 제2 그룹(G2) 내에서 다수개의 파이프가 배치된 방향과 수직이 아닌 방향으로 나란히 배치된다. 즉, 제2 다중파이프(52)에 포함되는 다수개의 파이프들이 형성하는 가상의 평면(도 13의 S2)은 평행사변형 형태가 된다.Referring to FIGS. 11 to 13, the third multi-pipe 53 applied to the heat exchanger 100 of the present invention has a plurality of pipes arranged side by side on the same plane (this is called the 'second group') , Indicated by member number G2 in FIG. 13), the plurality of second groups (G2) arranged side by side on the same plane, unlike the second multi-pipe 52, have a plurality of plurality within the second group (G2). The pipes are placed side by side rather than perpendicular to the direction in which they are placed. That is, the virtual plane (S2 in FIG. 13) formed by the plurality of pipes included in the second multi-pipe 52 has a parallelogram shape.

도 11 내지 도 10에는, 두 개의 파이프가 제2 그룹(G2)을 형성하고, 제2 그룹(G2) 두 개가 나란히 배치된 것이 도시되어 있으나, 세 개 이상의 파이프가 제2 그룹(G2)을 형성할 수도 있고, 세 개 이상의 제2 그룹(G2)이 나란히 배치될 수도 있다.11 to 10, two pipes form the second group G2, and two second groups G2 are shown arranged side by side, but three or more pipes form the second group G2. Alternatively, three or more second groups (G2) may be arranged side by side.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that the present invention can be implemented with various modifications or variations without departing from the technical gist of the present invention. It was done.

T : 저장탱크 C : 가스연소장치
V : 밸브 E1 : 제1 엔진
E2 : 제2 엔진 BL : 우회라인
100 : 열교환기 200 : 압축기
300 : 감압장치 400 : 기액분리기
10 : 유입파이프 20 : 헤더
30 : 코어 40 : 다공판
51 : 제1 다중파이프 52 : 제2 다중파이프
53 : 제3 다중파이프T: Storage tank C: Gas combustion device
V: Valve E1: 1st engine
E2: 2nd engine BL: Bypass line
100: heat exchanger 200: compressor
300: Pressure reducing device 400: Gas-liquid separator
10: Inlet pipe 20: Header
30: Core 40: Perforated plate
51: first multi-pipe 52: second multi-pipe
53: Third multi-pipe

Claims (5)

저온의 증발가스를 냉매로 사용하여, 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨 후 감압시켜 재액화시키는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기에 있어서,
고온유체와 저온유체의 열교환이 일어나는 다수개의 코어;
유체를 열교환기 내부로 유입시키는 유입파이프;
상기 다수개의 코어와 상기 유입파이프 사이에 설치되어, 상기 유입파이프를 통해 유입된 유체를 상기 다수개의 코어로 공급하는 헤더; 및
상기 유입파이프와 상기 헤더 사이에 설치되어, 상기 유입파이프를 통해 유입된 유체를 분산시키는 다중파이프;를 포함하고,
상기 다중파이프는,
다수개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치되고(이를 '제1 그룹'이라고 함.),
상기 동일 평면상에 나란히 배치된 다수개의 상기 제1 그룹은, 상기 제1 그룹 내에서 상기 다수개의 파이프가 배치된 방향과 수직 방향으로 나란히 배치되어, 상기 다중파이프에 포함되는 다수개의 파이프들은, 상기 열교환기 내부로 유체가 유입되는 방향과 수직인 단면에서 직사각형 형태의 가상의 평면을 형성하는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기.In the heat exchanger applied to the boil-off gas reliquefaction system, which uses low-temperature boil-off gas as a refrigerant, cools the compressed boil-off gas by heat exchange, and then re-liquefies it by reducing the pressure,
A plurality of cores where heat exchange between high-temperature fluid and low-temperature fluid occurs;
An inlet pipe that introduces fluid into the heat exchanger;
A header installed between the plurality of cores and the inlet pipe to supply fluid flowing in through the inlet pipe to the plurality of cores; and
It includes a multi-pipe installed between the inlet pipe and the header to disperse the fluid flowing in through the inlet pipe,
The multiple pipes are,
Multiple pipes are arranged side by side on the same plane (this is called the ‘first group’),
The plurality of first groups arranged side by side on the same plane are arranged in a direction perpendicular to the direction in which the plurality of pipes are arranged within the first group, and the plurality of pipes included in the multiple pipes are, A heat exchanger applied to a boil-off gas reliquefaction system that forms a rectangular virtual plane in a cross section perpendicular to the direction in which the fluid flows into the heat exchanger. 삭제delete 삭제delete 저온의 증발가스를 냉매로 사용하여, 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨 후 감압시켜 재액화시키는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기에 있어서,
고온유체와 저온유체의 열교환이 일어나는 다수개의 코어;
유체를 열교환기 내부로 유입시키는 유입파이프;
상기 다수개의 코어와 상기 유입파이프 사이에 설치되어, 상기 유입파이프를 통해 유입된 유체를 상기 다수개의 코어로 공급하는 헤더; 및
상기 유입파이프와 상기 헤더 사이에 설치되어, 상기 유입파이프를 통해 유입된 유체를 분산시키는 다중파이프;를 포함하고,
상기 다중파이프는,
다수개의 파이프가 동일 평면상에 나란히 배치되고(이를 '제2 그룹'이라고 함.),
상기 동일 평면상에 나란히 배치된 다수개의 상기 제2 그룹은, 상기 제2 그룹 내에서 상기 다수개의 파이프가 배치된 방향과 수직이 아닌 방향으로 나란히 배치되어, 상기 다중파이프에 포함되는 다수개의 파이프들은 상기 열교환기 내부로 유체가 유입되는 방향과 수직인 단면에서 평행사변형 형태의 가상의 평면을 형성하는, 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 열교환기.In the heat exchanger applied to the boil-off gas reliquefaction system, which uses low-temperature boil-off gas as a refrigerant, cools the compressed boil-off gas by heat exchange, and then re-liquefies it by reducing the pressure,
A plurality of cores where heat exchange between high-temperature fluid and low-temperature fluid occurs;
An inlet pipe that introduces fluid into the heat exchanger;
A header installed between the plurality of cores and the inlet pipe to supply fluid flowing in through the inlet pipe to the plurality of cores; and
It includes a multi-pipe installed between the inlet pipe and the header to disperse the fluid flowing in through the inlet pipe,
The multiple pipes are,
Multiple pipes are placed side by side on the same plane (this is called the ‘second group’),
The plurality of second groups arranged side by side on the same plane are arranged side by side in a direction other than the direction in which the plurality of pipes are arranged within the second group, so that the plurality of pipes included in the multiple pipes are A heat exchanger applied to a boil-off gas reliquefaction system, forming a virtual plane in the shape of a parallelogram in a cross section perpendicular to the direction in which fluid flows into the heat exchanger. 삭제delete
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